JP4694097B2 - Delta height bias and ground surface generator for ground approach warning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対地接近警報装置用デルタ高さバイアス及び地表生成技術に関する。 The present invention relates to a delta height bias and ground generation technology for a ground approach warning device.
強化型地面接近警報システム(EGPWS)は航空機の前方の脅威をモニタリングする。航空機は高度の誤差に直面すると、EGPWSから警報が発せられないのに地形に衝突する虞がある。この問題は、ヘリコプターのように地面の非常に近くで飛行する航空機にEGPWSを設置した場合に特に発生しやすい。 An enhanced ground approach warning system (EGPWS) monitors threats ahead of the aircraft. When an aircraft encounters an altitude error, it may collide with the terrain without being alerted by EGPWS. This problem is particularly likely to occur when EGPWS is installed on an aircraft that flies very close to the ground, such as a helicopter.
したがって、このような環境においてEGPWSが出す警報の一貫性と信頼性を高め、航空機の安全性を強化するシステムに対するニーズがある。 Accordingly, there is a need for a system that enhances the consistency and reliability of alarms issued by EGPWS in such environments and enhances aircraft safety.
迷惑な警報の発生を低減した改良型航空機地勢回避システム、方法及びコンピュータプログラムを提供する。本装置は幾何学高度コンポーネント、第一及び第二の垂直安全率生成器、及び警報コンポーネントを備える。幾何学高度コンポーネントは気圧高度及び側位システム値(例えば、全地球側位システム(GPS)生成値)に基づいて幾何学高度の垂直誤差値を生成する。第一の垂直安全率生成器は生成した垂直誤差値及び安全率限界に基づいて第一の垂直安全率値を生成する。第二の安全率生成器は生成した第一の垂直安全率値、航空機の対地速度、及び選択した滑走路までの航空機の距離に基づいて第二の垂直安全率値を生成する。警報コンポーネントは生成した垂直安全率値に基づいて警報条件を決定した場合、警報信号を乗務員に出力する。 An improved aircraft terrain avoidance system, method and computer program are provided that reduce the occurrence of annoying alarms. The apparatus includes a geometric elevation component, first and second vertical safety factor generators, and an alarm component. The geometric altitude component generates a vertical error value for the geometric altitude based on the barometric altitude and the lateral system values (eg, global lateral system (GPS) generated values). The first vertical safety factor generator generates a first vertical safety factor value based on the generated vertical error value and the safety factor limit. The second safety factor generator generates a second vertical safety factor value based on the generated first vertical safety factor value, the ground speed of the aircraft, and the distance of the aircraft to the selected runway. When the alarm component determines an alarm condition based on the generated vertical safety factor value, the alarm component outputs an alarm signal to the crew.
本発明の他の側面に基づいて、第二の垂直安全率生成器は対地速度ベース生成器、対滑走路距離ベース生成器、及び選択器を有する。対地速度ベース生成器は第一の安全率値、飛行速度、所定の空中静止速度及び進入速度に基づいて対地速度の安全率値を生成する。滑走路式生成器は第一の安全率値、所定の滑走路距離バイアス、及び航空機から選択した滑走路までの距離に基づいて滑走路からの距離の安全率値を生成する。選択器は対地速度安全率値と滑走路までの距離の安全率値のうち小さい方を第二の垂直安全率値として選択する。 In accordance with another aspect of the present invention, the second vertical safety factor generator includes a ground speed based generator, a runway distance based generator, and a selector. The ground speed based generator generates a ground speed safety factor value based on the first safety factor value, the flight speed, a predetermined airborne stationary speed and the approach speed. The runway generator generates a safety factor value for the distance from the runway based on the first safety factor value, the predetermined runway distance bias, and the distance from the aircraft to the selected runway. The selector selects the smaller one of the ground speed safety factor value and the safety factor value of the distance to the runway as the second vertical safety factor value.
本発明の別の側面に基づいて、本装置はさらに、航空機の対地速度、所定の空中静止速度及び進入速度に基づいた地表高さ値、及び滑走路距離に基づいた地表高さ値を生成する地表生成器を有する。さらに警報コンポーネントは生成した地表高さ値に基づいて警報状態の有無を決定する。 In accordance with another aspect of the invention, the apparatus further generates a ground height value based on the aircraft's ground speed, a predetermined airborne stationary speed and approach speed, and a ground height value based on the runway distance. Has a ground generator. Further, the alarm component determines whether or not there is an alarm state based on the generated ground height value.
この欄の記載から明らかなように、本発明は、脅威の評価方法を決定するに当たり、高度の誤差値、航空機の速度、及び滑走路との相対位置に配慮した地上回避システムを提供するものである。 As is apparent from the description in this section, the present invention provides a ground avoidance system that takes into account altitude error values, aircraft speed, and relative position to the runway in determining the threat evaluation method. is there.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本発明の好ましい実施形態は、図1〜5に示すように、幾何学高度誤差(垂直良度指数(VFOM))を考慮した垂直安全率(デルタ高さ(DH)バイアス)を提供する強化型地面接近警報システム(EGPWS)である。幾何学高度は気圧高度及び全地球側位システム(GPS)コンポーネントを考慮した航空機の高度値である。VFOMは幾何学高度の垂直誤差コンポーネントである。幾何学高度とVFOMについては例えば米国特許第6,216,064号に記載され、この文献を本書にリファレンスとして組み込む。この実施形態の成果は航空機の位置をより高い精度で見積るEGPWSである。図1〜6参照のように、高精度測定により、迷惑な警報の発生を低減するように地表が減少される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A preferred embodiment of the present invention provides an enhanced vertical safety factor (delta height (DH) bias) that takes into account geometrical height errors (vertical goodness index (VFOM)), as shown in FIGS. It is a ground approach warning system (EGPWS). Geometric altitude is the altitude value of the aircraft taking into account barometric altitude and global positioning system (GPS) components. The VFOM is a geometric error vertical error component. Geometric altitude and VFOM are described, for example, in US Pat. No. 6,216,064, which is incorporated herein by reference. The result of this embodiment is EGPWS which estimates the position of the aircraft with higher accuracy. As shown in FIGS. 1-6, the ground surface is reduced by high-precision measurement so as to reduce the occurrence of annoying alarms.
図1に具体例として示すEGPWS18は、VFOM、航空機の対地速度(GS)、及び航空機から選択滑走路までの距離に基づいてDHバイアスを生成するDHコンポーネント20と、対地速度及び予め定めた地表デルタ高さ(TFDH)境界に基づいてTFDH値を生成するTFDHコンポーネント22と、警報コンポーネント23とから構成される。DHコンポーネント20は公称DH処理コンポーネント24、GSベースDHバイアス処理コンポーネント28、航空機から選択滑走路までの距離による(滑走路距離(RWYDIST)ベース)DH処理コンポーネント30、及び選択器34から成る。公称DHバイアス処理コンポーネント24はEGPWSの生成したDHバイアスの上限及び下限とVFOMとに基づいて公称DHバイアスを生成する。GSベースDHバイアス処理コンポーネント28はGSと生成した公称DHバイアスとに基づいてDHバイアスを生成する。滑走路距離(RWYDIST)ベースDH処理コンポーネント30は航空機から滑走路末端までの補正距離と公称DHバイアスとに基づいてDHバイアスを生成する。選択器34はコンポーネント28と30が生成したDHバイアスのうち小さい方を選択する。選択したDHバイアスは警報コンポーネント23に送られる。各処理の詳細については図3〜6を参照して後述する。
The EGPWS 18 shown as an example in FIG. 1 includes a
同じく図1にはTFDHコンポーネント22の構成も示される。TFDHコンポーネント22は航空機の対地速度及び予め設定したTFDH境界を考慮したTFDHを生成する。TFDHコンポーネント22はGSベースTFDH処理コンポーネント42、対滑走路距離ベースTFDH処理コンポーネント44、及び選択器48から構成される。GSベースTFDH処理コンポーネント42は予め設定したTFDH限界値までのTFDH対GS曲線に基づいてTFDH値を生成する。対滑走路距離ベースTFDH処理コンポーネント44はTFDH対滑走路距離曲線(すなわちTFDH境界)に基づいてTFDH値を生成する。このTFDH対滑走路距離曲線は予めEGPWSのメモリに記憶されているもので、図7に例を示す。選択器48はコンポーネント42と44から出力されるTFDHバイアスのうち小さい方を選択する。
FIG. 1 also shows the configuration of the
コンポーネント20及び22はそれぞれ選択したDH値、TFDH値を警報コンポーネント23に送り、警報コンポーネント23はこれに基づいて現在の飛行パラメータを解析し、警報状態の有無を決定する。
The
図2はEGPWS18のコンポーネント20が実行する処理の好ましい具体例を示したものである。先ずブロック70で、幾何学高度とVFOMに基づいて公称DHバイアスを生成する。詳細は図3に記載される。次にブロック72で、GSと生成した公称DHバイアスに基づいて第一のDHバイアスを生成する。詳細は図4に記載される。ブロック74で、滑走路末端までの補正距離値と生成した公称DHバイアスに基づいて第二のDHバイアスを生成する。詳細は図5に記載される。ブロック76に示すように第一と第二のDHバイアスのうち小さい方を選択して警報コンポーネント23に送る。
FIG. 2 shows a preferred specific example of processing executed by the
図3は図2のブロック70における処理を示したものである。先ず決定ブロック90でVFOMがDHバイアスの下限以上であるか決定する。DHバイアスの下限値としてはゼロが好ましい。VFOMがDHバイアスの下限未満であれば、ブロック92に示すように公称DHバイアスをゼロにする。VFOMがDHバイアスの下限以上であれば、ブロック96に示すように公称DHバイアスをVFOM引くDHバイアス下限に等しく設定してから決定ブロック98に示す決定を行う。決定ブロック98では、ブロック96から与えられた公称DHバイアスがDHバイアスの上限より大きいか決定する。公称DHバイアスがDHバイアス上限より大きければブロック100に示すように公称DHバイアスをDHバイアス上限に等しく設定する。公称DHバイアスがDHバイアス上限以下であるならば公称DHバイアスは変更せず、ブロック102で公称DHバイアスを警報コンポーネント23に出力し、その後、EGPW18とコンポーネント20が作動中である限り決定ブロック90に戻る。DHバイアスの上限値として十分に大きな値を選ぶと多くの場合でDHバイアスのデフォルト値がそのまま公称DHバイアスになって都合がよい。ブロック98又は100の後、処理は同じくブロック102に進み、ここで公称DHバイアスを出力する。ブロック102の後、処理は決定ブロック90に戻る。DHバイアスの上限と下限の値(限界値)は予め設定された値としてEGPWS18に記憶させるのがよい。
FIG. 3 shows the processing in
図4は図2のブロック72における処理の具体例を示したものである。先ずブロック110で、航空機のGSが予め設定した空中静止(ホバー)速度以下であるか決定する。空中静止速度は該当する航空機、例えば垂直又は略垂直に離着陸(VTOL)を行う航空機(例えばヘリコプター、ハリアー(Harrier)、オスプレィ(Osprey))の飛行パラメータに基づいて予め設定される値である。GSが空中静止速度以下であればブロック112に示すようにDHバイアスをゼロにする。GSが空中静止速度以下でなければブロック114に示すようにGSが進入速度以下であるか決定する。決定ブロック114の条件が成立するならば次式(1)によりDHバイアスを求める。
DHバイアス=公称DHバイアス*(Vg-Vhov)/(VApp-Vhov) (1)
Vg=対地速度
VApp=進入速度
Vhov=空中静止速度
不成立ならばDHバイアスを公称DHバイアスに等しくする。進入速度は、空中静止速度と同様に、該当する航空機の飛行パラメータに基づいて予め設定される。
FIG. 4 shows a specific example of the processing in
DH bias = nominal DH bias * (V g -V hov ) / (V App -V hov ) (1)
V g = Ground speed
V App = approach speed
V hov = the DH bias is made equal to the nominal DH bias if the stationary air speed is not established. The approach speed is set in advance based on the flight parameters of the corresponding aircraft in the same manner as the aerial stationary speed.
図5は図2のブロック74における処理を示したものである。先ず決定ブロック130で、選択滑走路から航空機までの距離が滑走路バイアス以下であるか決定する。図7に示されるように、滑走路バイアスは滑走路末端から予め設定したTFDH限界の到達点までの距離である。この具体例において、滑走路バイアスは2.5海里(nm)に等しく、内訳はオフセット(1nm)+1.5nm(すなわち、100フィート(ft)/nmのDH勾配で150ftのTFDH限界に達する距離)である。決定ブロック130の条件が成立するときはブロック132でDHバイアスをゼロにする。決定ブロック130の条件が不成立のときは式(2)の条件の成否を検査する。
Drwy≦nmRwyBias+公称DHバイアス/DHslp1 (2)
Drwy=滑走路から航空機までの訂正距離
nmRwyBias=滑走路バイアス
DHslp1=DH勾配
FIG. 5 shows the processing in
Drwy ≦ nmRwyBias + Nominal DH bias / DHslp1 (2)
Drwy = corrected distance from the runway to the aircraft
nmRwyBias = Runway bias
DHslp1 = DH gradient
式(2)が不成立のときはDHバイアスを公称DHバイアスに等しく設定し、成立するときは式(3)を適用する。
DHバイアス=DHslp1(Drwy−nmRwyBias) (3)
When the formula (2) is not established, the DH bias is set equal to the nominal DH bias, and when the formula (2) is established, the formula (3) is applied.
DH bias = DHslp1 (Drwy−nmRwyBias) (3)
図6はEGPWS18のTFDH処理コンポーネント22が実行する処理の好ましい実施形態を示したものである。先ずブロック150でGSによるTFDH値を生成する。ブロック152でGSによるTFDH値とEGPWS18が生成したTFDH値のうち小さい方を選択する。次のブロック156で選択したTFDHを処理のため警報コンポーネント23に送る。
FIG. 6 illustrates a preferred embodiment of the processing performed by the
以上、本発明の好ましい実施形態について図示し、説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく種々の変更が可能である。したがって、本発明の範囲は実施形態の開示内容に限定されない。本発明は特許請求の範囲に基づいて定められるべきである。 While the preferred embodiment of the invention has been illustrated and described, various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the disclosed contents of the embodiments. The present invention should be defined based on the claims.
Claims (3)
生成した高度垂直誤差値及び安全率限界に基づいて第一の垂直安全率値を生成するステップと、
上記第一の垂直安全率値、航空機の対地速度、及び航空機から選択した滑走路までの距離に基づいて第二の垂直安全率値を生成するステップと、
生成した第二の垂直安全率値に基づいて警報条件の有無を決定するステップと、を含み、
上記第二の垂直安全率値を生成するステップは、
上記第一の安全率値、飛行速度、所定の空中静止速度及び進入速度に基づいて対地速度安全率値を生成するステップと、
上記第一の安全率値、所定の滑走路距離バイアス、及び航空機から選択した滑走路までの距離に基づいて滑走路からの距離の安全率値を生成するステップと、
上記対地速度安全率値と上記滑走路からの距離の安全率値のうち小さい方を第二の垂直安全率値として選択するステップと、
航空機の対地速度、所定の空中静止速度及び進入速度に基づいた地表高さ値、及び滑走路距離に基づいた地表高さ値を生成するステップと、を含み、
警報条件の有無を決定するステップは、さらに生成した地表高さ値に基づく、
航空機の地勢回避システム用垂直安全率値を生成する垂直安全率生成方法。Generating an advanced vertical error value;
Generating a first vertical safety factor value based on the generated high vertical error value and safety factor limit;
Generating a second vertical safety factor value based on the first vertical safety factor value, the ground speed of the aircraft, and the distance from the aircraft to the selected runway;
Determining the presence or absence of an alarm condition based on the generated second vertical safety factor value,
The step of generating the second vertical safety factor value comprises:
Generating a ground speed safety factor value based on the first safety factor value, flight speed, predetermined aerial stationary speed and approach speed;
Generating a safety factor value for the distance from the runway based on the first safety factor value, the predetermined runway distance bias, and the distance from the aircraft to the selected runway;
Selecting the smaller of the ground speed safety factor value and the safety factor value of the distance from the runway as a second vertical safety factor value;
Generating a ground height value based on the ground speed of the aircraft, a predetermined aerial stationary speed and approach speed, and a ground height value based on the runway distance;
The step of determining the presence or absence of an alarm condition is further based on the generated ground height value,
A vertical safety factor generation method for generating a vertical safety factor value for an aircraft terrain avoidance system.
生成した高度垂直誤差値及び安全率限界に基づいて第一の垂直安全率値を生成するように構成される第一の垂直安全率生成器と、
上記第一の垂直安全率値、航空機の対地速度、及び航空機から選択した滑走路までの距離に基づいて第二の垂直安全率値を生成するように構成される第二の垂直安全率生成器と、
生成した第二の垂直安全率値に基づいて警報状態の有無を決定するように構成される警報コンポーネントと、を備え、
上記第二の垂直安全率値生成器は、
上記第一の安全率値、飛行速度、所定の空中静止速度及び進入速度に基づいて対地速度安全率値を生成するように構成される対地速度ベース生成器と、
上記第一の安全率値、所定の滑走路距離バイアス、及び航空機から選択した滑走路までの距離に基づいて滑走路からの距離の安全率値を生成するように構成される対滑走路距離ベース生成器と、
上記対地速度安全率値と上記滑走路からの距離の安全率値のうち小さい方を選択するように構成される選択器と、を備え、
さらに、航空機の対地速度、所定の空中静止速度及び進入速度に基づいた地表高さ値、及び滑走路距離に基づいた地表高さ値を生成するように構成される地表生成器を備え、上記警報コンポーネントは生成した地表高さ値に基づいて警報状態の有無を決定するように構成される、
航空機の地勢回避システム。An altitude component configured to generate an altitude vertical error value;
A first vertical safety factor generator configured to generate a first vertical safety factor value based on the generated high vertical error value and a safety factor limit;
A second vertical safety factor generator configured to generate a second vertical safety factor value based on the first vertical safety factor value, the ground speed of the aircraft, and the distance from the aircraft to the selected runway When,
An alarm component configured to determine the presence or absence of an alarm condition based on the generated second vertical safety factor value;
The second vertical safety factor value generator is
A ground speed based generator configured to generate a ground speed safety factor value based on the first safety factor value, flight speed, predetermined aerial stationary speed and approach speed;
Runway distance base configured to generate a safety factor value for the distance from the runway based on the first safety factor value, the predetermined runway distance bias, and the distance from the aircraft to the selected runway A generator;
A selector configured to select a smaller one of the ground speed safety factor value and the safety factor value of the distance from the runway,
And further comprising a ground generator configured to generate a ground height value based on the ground speed of the aircraft, a predetermined airborne stationary speed and approach speed, and a ground height value based on the runway distance, the alarm The component is configured to determine the presence or absence of an alarm condition based on the generated ground height value.
Aircraft terrain avoidance system.
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